MAHLE马勒炭化微米木纤维滤芯性能研究

MAHLE马勒炭化微米木纤维滤芯性能研究
随着环境问题频发，人们的环保意识逐步提高，近两年国内多个城市频繁出现雾霾天气，更加重了人们对于PM2.5的关注，作为PM2.5的重要贡献源之一，柴油车的尾气排放问题越发受到重视。面对日益严格的柴油车排放标准，柴油车微粒捕集器（DieselParticulateFilter,DPF）得到了较为广泛的研究和应用。本文对一种新型DPF滤芯材料MAHLE马勒炭化微米木纤维进行研究。

MAHLE马勒炭化微米木纤维滤芯性能研究与目前常用的DPF材料相比，MAHLE马勒炭化微米木纤维具有过滤效率高、进气阻力低的优点，更为重要的是，其原材料（木材加工剩余物）本身就是一种绿色可再生资源，因此该材料具有良好的发展前景。本文在全面了解柴油机颗粒物（particulatematerial,PM）物理特性的基础上，结合CMWF材料特点，借助经典纤维理论，分别计算独立单根纤维对柴油机PM基于拦截效应、惯性效应、扩散效应的捕集效率，再应用对数穿透理论建立CMWF滤芯净化柴油机PM过滤效率的理论模型；借助“量纲分析法”，参考其他研究者给出的纤维材料过滤阻力的经验公式和半经验公式，综合多组试验数据得到CMWF滤芯净化柴油机PM进气阻力的理论模型。结合理论模型对CMWF滤芯过滤性能的影响因素进行分析，应用Matlab软件对理论模型仿真计算，得到CMWF滤芯过滤性能随纤维等效半径、滤芯填充率、滤芯长度变化的关系曲线，为滤芯制备提供理论指导。按照选材、微米加工、揉丝、胶合、模压、干燥、炭化和后期处理等工序制备结构参数不同的CMWF滤芯。设计并搭建CMWFDPF滤芯性能检测试验台，应用多种传感器和Kingview6.5软件构建滤芯性能检测系统，依照在用标准GB3847-2005相关规定对特定结构参数的滤芯进行过滤效率、进气阻力的检测试验，验证理论分析的可靠性。通过实验测量装有滤芯的滤芯安置装置的消声量，结合声学有限元仿真方法，确定滤芯的声学特性参数。结果显示，采用有限元法可以用来分析滤芯声学特性。应用计算流体动力学（CFD）法计算不带滤芯和带滤芯时滤芯安置装置及空滤器的消声量，不带滤芯时采用CFD法得到的计算结果与测量结果吻合良好，带滤芯时采用CFD法得到的计算结果比有限元法计算结果误差更大。研究采用有限元法和CFD法分析滤芯声学特性时的特点，提出基于CFD法的提取和设置滤芯声学特性参数的工程方法。

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